背景

隨著近十年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，特別是在公路基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域，全國(guó)通車(chē)?yán)锍桃呀?jīng)超過(guò)130萬(wàn)公里，其中高速公路達(dá)到兩萬(wàn)公里，通車(chē)總里程僅次于美國(guó)，躍居世界第二。

隨著公路建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)汽車(chē)的需求也日趨增長(zhǎng)。近幾年來(lái)，我國(guó)的私家車(chē)市場(chǎng)已經(jīng)成為全球增長(zhǎng)最迅速的汽車(chē)市場(chǎng)。隨著公路質(zhì)量的提高，汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)也得到了發(fā)展。同時(shí)，由于我國(guó)不斷加大對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的投入，對(duì)混凝土攪拌車(chē)、起重機(jī)等特種車(chē)輛的需求也不斷增加。

特種汽車(chē)生產(chǎn)廠家已經(jīng)瞄準(zhǔn)了利潤(rùn)豐厚卻仍處于萌芽階段的國(guó)內(nèi)重型車(chē)輛市場(chǎng)。這給生產(chǎn)廠家提出了更高的要求，需要為重型車(chē)輛提供承重能力強(qiáng)、安全可靠的輪胎。為了能夠更快地生產(chǎn)出高質(zhì)量的輪胎，廠商希望青島高校軟控公司為他們提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。

青島高校軟控股份有限公司成立于1994年，專(zhuān)門(mén)為輪胎制造廠商提供子午線輪胎成型設(shè)備，在中國(guó)大陸的OEM輪胎成型設(shè)備中占有20～25%的市場(chǎng)，其最終用戶(hù)包括杭州朝陽(yáng)、河南風(fēng)神、遼寧浪馬、山東金宇、恒豐、賽輪、黃海、平度光明等輪胎制造商。

挑戰(zhàn)

輪胎制造分為三個(gè)基本步驟：第一步，制造輪胎的部件。在這一步需要將不同種類(lèi)的橡膠以及不同的油、染料、添加劑混合在一起，制造出輪胎的不同部件，包括襯墊、邊緣和輪胎面。同時(shí)，還需要生產(chǎn)其它部件，包括輪胎所需的鋼帶等；接下來(lái)，需要通過(guò)輪胎成型設(shè)備將輪胎的各個(gè)部件組裝起來(lái)；最后，經(jīng)過(guò)加熱硫化處理，對(duì)輪胎的部件進(jìn)行固定。為了幫助輪胎生產(chǎn)廠商贏得競(jìng)爭(zhēng)激烈的重型車(chē)輛輪胎市場(chǎng)，青島高校軟控公司致力于生產(chǎn)價(jià)格合理、可靠性高的輪胎成型設(shè)備，用于生產(chǎn)全鋼絲載重子午線輪胎。

起初，青島高校軟控公司采用傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制方法，并將其集成到輪胎成型設(shè)備中。在一個(gè)典型的輪胎成型設(shè)備中，往往包含多個(gè)軸的伺服運(yùn)動(dòng)控制，控制系統(tǒng)最主要的任務(wù)就是要確保各個(gè)伺服電機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中同步協(xié)調(diào)運(yùn)行。采用一臺(tái)可編程控制器用于順序控制，每個(gè)軸需要通過(guò)18對(duì)離散量I/O接線來(lái)建立可編程控制器與伺服電機(jī)之間的連接。同時(shí)，所采用的第三方運(yùn)動(dòng)控制模塊及其編程軟件也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。由此建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，無(wú)論是接線，還是編程，都十分復(fù)雜。

在使用傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制方法時(shí)，青島高校軟控公司需要花費(fèi)近四周的時(shí)間來(lái)完成輪胎成型設(shè)備的接線、檢查和測(cè)試，還需要兩個(gè)月的時(shí)間來(lái)對(duì)其進(jìn)行編程。另外，現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試時(shí)間也長(zhǎng)達(dá)20～30天。在市場(chǎng)對(duì)全鋼絲載重子午線輪胎的需求高峰時(shí)期，用戶(hù)希望該公司能夠盡快將輪胎成型設(shè)備交付使用。為此，青島高校軟控公司需要尋求一種更為快捷的方法，將運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)集成到設(shè)備中，更快地產(chǎn)品投放市場(chǎng)，滿足用戶(hù)迫切的需要。

解決方案

多年來(lái)，青島高校軟控公司一直采用羅克韋爾自動(dòng)化的集成架構(gòu)控制系統(tǒng)解決方案，并在多種應(yīng)用項(xiàng)目中取得了成功。現(xiàn)在，他們將羅克韋爾自動(dòng)化的運(yùn)動(dòng)控制解決方案引入到輪胎成型設(shè)備中，以其高精度的定位性能來(lái)滿足用戶(hù)的苛刻要求。

羅克韋爾自動(dòng)化推薦該公司采用全套的運(yùn)動(dòng)控制集成解決方案，包括Allen-Bradley ControlLogix控制器、Allen-Bradley Kinetix 6000多軸伺服驅(qū)動(dòng)器和Allen-Bradley Ultra3000全數(shù)字伺服電機(jī)，并采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，編程軟件為羅克韋爾軟件公司出品的RSLogix 5000。

傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)要求多個(gè)控制器參與控制，并需要與之對(duì)應(yīng)的編程軟件包。然而，基于Kinetix的運(yùn)動(dòng)控制集成解決方案將順序控制和運(yùn)動(dòng)控制功能集成在單一的控制平臺(tái)和編程軟件中完成。在ControlLogix控制器和RSLogix 5000編程軟件中已經(jīng)嵌入了運(yùn)動(dòng)控制功能，并通過(guò)SERCOS（串行光纖鏈路）接口將多個(gè)Kinetix 6000伺服驅(qū)動(dòng)器和Ultra3000伺服電機(jī)緊密集成在一起。

SERCOS接口通過(guò)光纖鏈路將控制器與伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)連接在一起，不再需要為每個(gè)軸的控制連接18對(duì)離散量I/O。與此同時(shí)，Kinetix運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用了Power Rail有源背板，更加方便模塊的安裝，避免了繁雜的電源線、邏輯控制線的連接。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝完成之后，羅克韋爾自動(dòng)化指派華章自動(dòng)化公司對(duì)OEM設(shè)備提供技術(shù)支持和培訓(xùn)服務(wù)。同時(shí)，由羅克韋爾自動(dòng)化直接對(duì)青島高校軟控公司提供運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

成效
由于采用了基于Kinetix的運(yùn)動(dòng)集成控制解決方案，青島高校軟控公司的設(shè)備交付時(shí)間大為縮短，同時(shí)設(shè)備成本也得到降低。在SERCOS接口及Power Rail的幫助下，為青島高校軟控公司減少了75%的接線時(shí)間－從原來(lái)需要四個(gè)星期的工作減少到一個(gè)星期；由于采用了單一的編程開(kāi)發(fā)軟件－RSLogix 5000，使得順序控制和運(yùn)動(dòng)控制能夠更好地集成在一起，由此節(jié)省了50%的編程時(shí)間——從原來(lái)需要兩個(gè)月，縮短到一個(gè)月就可以完成。

更為重要的是，幫助了像青島高校軟控公司一樣的OEM設(shè)備制造商顯著地縮短了設(shè)備的安裝、調(diào)試時(shí)間。在使用傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，青島高校軟控公司往往需要在最終用戶(hù)的車(chē)間里花費(fèi)30天的時(shí)間對(duì)其輪胎成型設(shè)備進(jìn)行安裝和調(diào)試。在采用運(yùn)動(dòng)集成控制系統(tǒng)之后，10～15天就可能完成這一工作。

青島高校軟控公司還計(jì)劃在ControlLogix控制器上加裝一個(gè)以太網(wǎng)通訊模塊，將車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備與用戶(hù)的ERP系統(tǒng)集成在一起，在真正意義上實(shí)現(xiàn)“從車(chē)間到管理層”的信息集成，將我國(guó)的輪胎制造業(yè)裝備水平提升到一個(gè)新的高度。